[发明专利]一种用于固体氧化物燃料电池系统的热部件及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于固体氧化物燃料电池系统的热部件及其制备方法。该部件包括壳体第一换热区和第二换热区，壳体内设置有用于与第一换热区进行间壁式换热的第一换热通道以及用于与第二换热区进行间壁式换热的第二换热通道，内腔内还设置有用于与第二换热区进行间壁式换热的重整通道，第一换热区内设置有点火器，用于点燃进气。本发明将多个部件整合为一体，保证燃烧、换热、水蒸气发生和燃气重整功能的条件下，有效减小了部件的体积，增加了热传导效率；同时，采用增材制造工艺进行多功能部件的精细化制备，可实现部件内部结构的精确控制，有利于实现高效热电联供系统开发、研究和应用。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，具体而言，涉及一种用于固体氧化物燃料电池系统的热部件及其制备方法。

背景技术

固体氧化物燃料电池是一种能将燃料的化学能高效转换为电能的装置，发电效率可达60％以上，进行热电联供时，综合能量利用率可达90％以上，且可直接使用入户天然气，十分适合用于家庭供电供热。天然气的主成分为甲烷，因此使用天然气进行热电联供时，需要将天然气中的甲烷重整转化为氢气和一氧化碳，而重整反应的高效进行需要吸收大量的热和水蒸气，因此为了提高燃料和热量利用率，热电联供系统需要包含重整器、燃烧器、水蒸气发生器和多个换热器。

目前重整器、燃烧器、换热器、水蒸气发生器为独立设计，集成在热电联供系统中时，以上部件占据大量的空间，不利于热电联供系统的紧凑化，同时也增加了系统成本。此外，固体氧化物燃料电池行业发展尚不充分，上下游产业链未完全打通，热电联供系统的开发首先需要解决重整器、燃烧器、换热器、水蒸气发生器的设计和制备问题，这在一定程度上限制了固体氧化物燃料电池行业的发展。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于固体氧化物燃料电池系统的热部件及其制备方法，通过热部件的紧凑化设计，减小了部件的体积，提高了热电联供系统的热传导效率。

本发明是这样实现的：

固体氧化物燃料电池由于其能够高效地将化学能转换为电能，发电效率高，综合能量利用率高，是一种高效的供电供热系统。而现有的固体氧化物燃料电池的热电联供系统中重整器、燃烧器、换热器和水蒸气发生器均为独立设计，占据热电联供系统大量的空间，不利于系统的紧凑化，同时也增加了系统成本。

第一方面，本发明提供一种用于固体氧化物燃料电池系统的热部件，包括壳体，壳体的相对两端分别设置有进气口和出气口，壳体的内腔沿进气口到出气口的延伸方向依次设置有第一换热区和第二换热区，壳体内设置有用于与第一换热区进行间壁式换热的第一换热通道以及用于与第二换热区进行间壁式换热的第二换热通道，内腔内设置有用于与第二换热区进行间壁式换热的重整通道；第一换热通道、第二换热通道和重整通道分别单独设置有通道入口和通道出口，第一换热区内设置有点火器；重整通道、第一换热区和第二换热区内均填充有多孔材料；重整通道内还填充有重整催化剂。

在重整通道、第一换热区和第二换热区内均填充多孔材料可以增加反应气体与壳体的接触时间，充分换热，同时提高混合进气区对多种气体的混合效果。

在一些实施方式中，壳体的相对两端可以是壳体的上部和下部或者是壳体的左边和右边，本发明对进气口和出气口的位置不做限制，只要是方位相对即可。

需要说明的是，本发明记载的“壳体内”可以理解为紧贴在壳体内壁面或嵌于壳体结构的内部，只要第一换热通道和第二换热通道均能与热部件的内部腔体实现换热功能即可。